Проблемы синхронизации в интерактивных приложениях реального времени в среде ОС Windows

Полунатурные моделирующие стенды являются эффективным средством создания авиационной техники. Они широко применяются для отработки систем бортового оборудования, оценивания режимов ручного и автоматизированного управления, а также для проверки алгоритмов обработки и анализа полетных данных. В таких стендах вычисления и операции ввода-вывода необходимо выполнять в реальном масштабе времени, что обусловлено наличием в контуре моделирования реального бортового оборудования и, в необходимых случаях, человека-оператора. При этом одним из важнейших требований является необходимость точной синхронизации сигналов, особенно входящих в разные информационные потоки, поскольку рассогласования по времени, не соответствующие процессам в моделируемом объекте, могут приводить к сбоям в реальном оборудовании, входящем в состав стенда, искажениям характеристик ручного пилотирования, погрешностям результатов послеполетной обработки.

Традиционным решением является применения операционных систем (ОС) реального времени, например, ОС семейства Linux. Этим исключается возможность использования при полунатурном моделировании широко распространенных ОС семейства Windows, которые не являются системами реального времени, поскольку не гарантируют постоянной скорости выполнения одних и тех же команд и не удовлетворяют требованиям точного выдерживания временных интервалов.

Между тем существующие ОС Windows имеют ряд достоинств: низкая стоимость, удобство работы, наличие многочисленных приложений, упрощающих разработку программ моделирования, а также обработку и документирование результатов. Поэтому актуальным является исследование и оценка возможностей ОС Windows по обеспечению синхронности информационных потоков в реальном масштабе времени, чему и посвящен доклад.

В докладе представлены результаты сравнительного анализа различных способов обеспечения синхронности информационных потоков в реальном масштабе времени в операционной системе Windows в целях построения пилотажных полунатурных моделирующих стендов. По итогам исследования предлагаются конкретные рекомендации по способам организации вычислительного процесса, обеспечивающим наилучшую согласованность моделируемых сигналов по времени.

Работа выполнена при поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (РФФИ), проект 12-08-00682-а.